세상을 바꾼 과학의 위대하고 찬란한 역사가 펼쳐진다!

학문 분야별 7명의 상임 자문 위원단,
엄선된 19명의 전문 과학 저술가로 이루어진 집필진!

“과학에 관한 눈부신 소개 … 독자들을 어지럽지 않게 하는 설명a brilliant introduction to science ..... with explanations that don't leave you reeling”
- 북리뷰 중

"여기엔 모든 것이 담겨 있다. 이 멋진 책에는 과학과 그 역사를 한눈에 알아볼 수 있는 시원한 장면들이 곳곳에 펼쳐져 있다. 과학의 원리가 처음 설계되었거나 공정이 기술적으로 가능해졌던 시기에 따라 연대순으로 배열되어있으며, 바빌로니아, 중국, 그리스의 과학, 4원소의 개념을 출발점으로 삼아 끈이론과 우주망원경에 이르는 길을 쭉 따라가고 있다.”
- 애덤 하트 데이비스(Adam Hart-Davis, 『사이언스』 편집 자문, 서문 중에서)

과학 역사의 모든 발자취를 담은 과학사 결정판!
과학의 역사는 얼마나 드라마틱한가! 오늘날의 현대사회를 꿰뚫어보기 위해선 과학을 이해해야 한다. 그런데 과학은 이제 일반 대중들이 이해하기엔 지나치게 전문화된 감이 없지 않다. 아주 전문적인 부분은 과학자들에게 맡기더라도, 전체적인 흐름을 파악하고 중요 핵심 포인트를 알아차릴 수 있는 방법은 없을까? 이런 고민을 하는 이들에게, 과학과 그 역사의 모든 것을 비주얼하고 생생한 장면으로 펼쳐 보여주는 『사이언스: 과학의 눈부신 역사를 한눈에 보여주는 과학 대백과사전』은 매우 유용한 참고도서가 될 것이다.
『사이언스』는 세상을 뒤바꾼 위대한 발견과 획기적인 발명, 우주와 자연의 궁극 원리를 밝힌 개념들, 자연과 생명의 수수께끼를 파헤친 천재적인 과학자의 삶을 총체적으로 보여준다. 이 책의 독자들은 바퀴의 발명에서부터 오늘날의 기후 문제까지, 고대 기하학에서부터 양자물리학까지 과학이 어떻게 진보해왔는지를 생생하게 엿볼 수 있을 것이다. 물리학, 생물학, 의학, 화학, 천문학, 수학, 기술 등 과학의 모든 분야를 빠짐없이 다뤘으며, 500여 페이지에 걸쳐 곳곳에 배치된 비주얼한 사진, 그림, 도표 등은 과학 원리와 역사를 한눈에 알아볼 수 있도록 할 것이다. 책장을 넘길 때마다 먼저 독자들을 반기는 사진과 그림들의 의미를 살펴보는 것만으로도, 과학의 역사가 머릿속에 파노라마처럼 펼쳐지는 놀라운 경험을 하게 될 것이다.
『사이언스』는 비주얼한 사진 자료들과 독보적인 편집 능력으로 인정받고 있는 영국의 돌링앤킨더슬리(Dorling & Kindersley, DK)의 야심작이다. 작가이자 방송인, 대중적인 과학해설자로 세계적으로 유명한 애덤 하트 데이비스가 편집 자문을 맡았으며(애덤 하트 데이비스는 『히스토리』의 편집자문을 맡은 바 있음), 존 그리빈, 제러미 세르파스, 마티 조프슨, 데이비드 브래들리, 더글러스 파머, 이언 니컬슨, 배리 루이스 등 각 학문 분야별로 7명의 유명 학자들이 감수를 맡았다. 더불어 19명의 학자, 연구자, 과학저술가들이 각 학문 분야별 집필에 참여해 이 책의 깊이와 신뢰도를 높였다.

위대한 발명과 발견으로 가득 찬 과학사의 놀라운 격자구조!
우리에게 과학이란 무엇인가? 인간을 비롯해 우주와 자연의 물질적 토대를 밝히고, 편리하고 실용적인 기술을 발전시킨 과학은 인류의 역사를 놀랄 만큼 뒤바꾸어놓았다.
이 책은 석기시대에서부터 정보화시대인 오늘날에 이르기까지 성취한 위대한 과학적 사건을 속속들이 들여다보면서, 어떻게 발명과 발견이 이뤄졌는지, 어떻게 하나의 개념이 등장했는지, 어떻게 우리의 세상이 바뀌었는지를 통찰력 있게 설명해준다.
가령, 과학의 위대한 역사를 연대순으로 보여주는『사이언스』는 첫 주제로 ‘불’을 다룬다. 자연을 인류에게 유리하게 바꾸는 최초의 주인공으로 ‘불’을 주목한 것이다. 원시인들은 세계를 바꾸는 도구로서의 ‘불의 잠재력’을 파악했다. 첫 주제에서부터 짐작할 수 있듯,『사이언스』는 자연을 바꾸고 통제하려는 인류의 온갖 노력, 우주의 작동방식을 파헤치려는 지속적인 진리에의 탐구, 과학적 발견을 위해 인생을 바친 위대한 개척자 이야기를 한 권에 모두 포함시키려고 한 정통 과학사 책이다.
『사이언스』는 불, 청동, 바퀴, 톱니바퀴, 수차, 풍차에서부터 시작해, 인터넷, 유전자 복제, 끈이론, 우주탐사 등으로 이어지는 놀랄 만한 길로 독자들을 인도한다. 독자들은 『사이언스』를 통해 세상을 바꾼 아이디어와 위대한 생각들이 어떤 맥락에서 탄생했는지, 그것이 지금의 우리와 어떤 관련이 있는지 등을 사유하는 기회를 얻게 될 것이다.
또한 『사이언스』는 우주와 자연의 궁극 원리를 밝히는 과학사상과 개념뿐 아니라, 먼 옛날의 지레의 등장에서부터 현대의 복제기술과 나노기술의 발달에 이르기까지 인류의 삶을 더욱 편리하게 만든 기술을 상세하게 다뤘다. ‘과학’과 ‘기술’이라는 양쪽 날개를 포괄적으로 조망하기 위해서이다. 주제에 맞게 고안된 도표와 비주얼한 수천 장의 사진 자료들은 핵심을 한눈에 파악하는 데 큰 도움이 될 것이다.
또한 아리스토텔레스, 갈릴레이, 뉴턴, 아인슈타인 등 탁월한 아이디어로 인류의 역사를 다시 쓰게 한 19명의 과학자들을 별도로 다룬 페이지에서는, 그들의 업적이 지닌 역사적 의미와 과학자의 인간적인 얼굴을 접할 수 있을 것이다.

개념을 명료하고 정확하게 설명하는 정통 과학사
『사이언스』는 과학의 여명, 르네상스와 계몽주의, 산업혁명, 원자의 시대, 정보화시대 등 5개의 장으로 구성되어 있다. 그리고 시대별로 물리학, 화학, 생물학, 천문학, 기술, 수학, 지구과학, 의학 등에서 이루어진 주요 성과들을 일목요연하게 보여준다. 별에 대한 최초의 관찰에서부터 오늘날의 유전학과 양자역학에 이르기까지, 과학 분야에서 이루어진 핵심적인 발견, 이론, 개념 들을 쉽고 명쾌하게 설명한다.
인류 문명사를 뒤흔든 심오한 과학 개념과 기술들의 면모를 찬찬히 들여다보면, 과학 기술의 발달에 걸림돌이 되었던 무지와 편견의 면모들을 새롭게 조망하게 된다.
더하기, 빼기와 같은 연산 기호가 없었을 때, 미생물의 존재를 생각지도 못했던 때, 물체가 움직이고 멈추는 이유를 알지 못했던 때, 기체의 존재를 몰랐던 때, 빛의 본성을 몰랐던 때, 식물의 광합성을 이해하지 못했던 때, 전기를 이해하지 못했던 때, 열역학법칙을 이해하지 못했던 때를 한번 상상해보라. 대부분의 사람들이 무지로 가득 찬 과거와 비교해볼 때 너무나 첨단화된 현대의 모습에 현기증을 느낄 것이다. 지금은 너무나 당연한 것처럼 여겨지는 과학 지식들은 자연스럽게 터득하게 된 것들이 결코 아니다. 우연히 알게 된 사실들도 있지만, 대개는 오랜 시간 축적된 과학지식과 과학자들의 노력 때문에 얻어진 것들이다. 그러나 현대인들도 안심할 수는 없다. 인류가 현재 알고 있는 지식들이 100~200여 년 전의 과거에 비해 현저히 많다고 하더라도, 여전히 인류는 우주를 구성하는 95%의 물질을 아직도 해명해내지 못하고 있는 상황이다.

입체적으로 풍요롭게 읽는 과학과 기술의 발자취
『사이언스』의 구성은 과학사를 입체적으로 조망할 수 있게 해준다. 각 장을 이루는 20~30여 개의 소주제들은 하나의 개별적이고 완결된 이야기여서, 독자들은 가장 궁금한 부분부터 읽어나가도 무방하다. 본문의 앞뒤에 해당 주제의 역사적 흐름을 알 수 있게끔 박스 BEFORE/ AFTER 를 배치해놓았으며, 함께 읽으면 좋을 만한 참고 페이지를 적어놓았다.
이와 함께 별도로 마련한 ‘발명’난 은 전지, 증기기관, 전화, 라디오 같은 우리의 생활을 뒤바꾼 발명의 영감과 묘안을 설명했으며, ‘실용’난은 탄소 나노튜브, 지진파의 측정 같은 현실 세계에 복잡한 과학 개념을 적용한 과정을 자세히 서술했다. ‘획기적 약진’이라는 난에서는 DNA의 구조를 밝혀낸 획기적 실험처럼, 세상을 보는 방식을 근본적으로 뒤흔든 결정적인 순간을 집중적으로 정리했다. 뒷부분에 마련한 참고자료 부분은 중요한 과학적 사실, 수치, 표, 법칙, 공식을 한눈에 알 수 있게끔 모아놓았다. 물리학의 핵심법칙과 이론, 신체의 각 부분에 대한 놀라운 3D 도판, 생물 분류표, 주기율표, 수학의 기호와 부호 등을 체계적으로 파악할 수 있을 것이다.
그러면, 인류사를 뒤흔든 ‘획기적 약진’으로는 무엇이 있을까? 과학사에서 아이디어를 구하는 이들이라면, 50여 개로 압축, 정리된 과학자의 ‘획기적 약진’을 주의 깊게 들여다볼 필요가 있다. 이 속에 하나같이 생각의 ‘질적 도약’이 포함돼 있기 때문이다. 역사상 눈에 띄는 대표적인 ‘획기적 약진’으로는 ‘태양 중심의 우주’, ‘중력에 대한 뉴턴의 생각’, ‘최초의 백신 예방접종’, ‘최초의 전지’, ‘다윈의 진화론’, ‘아인슈타인의 방정식’, ‘페니실린의 발견’, ‘팽창하는 우주’, ‘DNA의 구조’, ‘달 착륙’, ‘시험관 수정(IVF)’ 등을 꼽을 수 있을 것이다.
가령, ‘중력에 대한 뉴턴의 생각’은 과학 역사상 가장 위대한 아이디어로 언급되는데, 뉴턴은 중력의 법칙이 지구 표면의 작은 물체들 사이에 적용할 수 있는 것과 마찬가지로, 달과 다른 천체에도 적용할 수 있다고 주장했다. 에드워드 제너에 의한 ‘최초의 예방접종’은 의학의 역사를 뒤바꾼 일대 사건일 뿐 아니라, 18세기 매년 50만 명을 죽음으로 몰아넣었던 천연두를 오늘날 거의 완벽하게 극복할 수 있게 한 극적인 사건이다. ‘팽창하는 우주’라는 생각은 한 하나의 우리은하(은하수)만 존재한다고 믿었던 과학자들에게 더 막대하고 광활한 우주를 선사했다. 우리는 이제 우주가 수십 억 개의 은하로 이루어져 있고, 은하는 은하군에 속하며, 이것들은 다시 초은하단이라는 거대 집단을 이루고 있다는 사실을 알고 있다.
번뜩이는 아이디어를 담은 ‘발명’으로는 자동시계, 카메라 오브스쿠라, 복잡 현미경, 가장자리가 깔쭉깔쭉한 동전, 이중초점 안경, 건전지, 수중 음파탐지, 다이너마이트, 적외선 야간투시, 음극선관 수상관, 주사 터널링 현미경 등이 소개되었다.
복잡한 과학 개념이 실용적으로 이용된 사례로는 ‘아르키메데스의 나선식 펌프’, ‘분별증류’, ‘차동장치’, ‘복리’, ‘해부 기법’, ‘자전거 V-브레이크’, ‘해리슨의 해양 크로노미터’, ‘이동식 크레인’, ‘석유시추’, ‘그람 염색법’, ‘이진수와 컴퓨팅’등이 소개되었다.

◆ 장 별 주요 내용

1장 과학의 여명(선사시대~1500년)
고대의 세계는 이집트 문명에서 바빌론 문명까지 대문명의 시대가 도래하자, 놀라운 발명들이 이어졌다. 도구와 무기를 만들기 위해 청동을 사용했고, 야금술이 폭넓게 사용되었다. 짐을 옮기고 곡식을 빻기 위해 바퀴를 사용했으며, 톱니바퀴를 이용해 기계를 만들었다. 그리고 수차와 풍차를 통해 기계를 작동시켰다. 고대 그리스인들의 믿음에 기반해, 인류는 2000년 넘게 물, 불, 흙, 공기라는 네 가지 원소로 만물이 이루어졌다고 생각했다. 히파르코스와 같은 초기의 천문가들은 놀랄 만큼 정확하게 밤하늘의 지도를 완성했으며, 유클리드와 알 콰리즈미와 같은 뛰어난 학자들은 수학의 토대를 마련했다. 부피 측정과 관련해 아르키메데스는 사람들의 사고방식에 일대 혁명을 일으켰다. 수학적 표현과 연산(더하기, 빼기와 같은) 기호가 도입되어, 대수학이 수학의 별도 분야로 성장했다. 인쇄술은 15세기 구텐베르크의 인쇄술의 발명으로 비약적으로 발전했다.

2장 르네상스와 계몽주의(1500~1700년)
1500년부터 유럽의 르네상스에 다시 출현한 고대와 이슬람의 과학사상은 과학적 사고에 자극을 주었다. 관찰과 실험을 중시한 갈릴레이와 뉴턴 같은 위대한 과학자들이 등장해, 인류의 시야를 넓혔다. 이 시기는 인간을 만물의 중심으로 이동시킨 시대이자, 지구 중심의 우주관이 태양 중심의 우주관으로 바뀐 시대라 할 수 있다. 운동, 관성, 마찰 등 물체가 움직이고 멈추는 이유와 방법이 이 시기에 비로소 명확히 설명되었다. 중력의 법칙이 지구 위의 물체들 뿐 아니라 천체에도 적용된다는 뉴턴의 위대한 생각은 고전역학의 토대를 마련했다. 이탈리아의 베살리우스와 같은 해부학자들은 최초의 인간의 몸을 체계적으로 연구했으며, 망원경과 현미경의 발명은 너무 멀거나 너무 작아서 맨눈으로 볼 수 없던 것들을 우리 눈앞에 펼쳐 보았다. 레이엔훅과 훅은 현미경 아래 득실거리는 미생물들의 존재를 알렸다.

3장 산업혁명(1700~1890년)
산업혁명은 과학기술의 발달을 부추겼다. 과학은 진정 자신의 시대를 맞이했다. 과학의 전문화가 두드러진 시기이다. 과학은 과학기관에서 전문가들이 추구하는 일이 되었다. 열과 에너지, 화학물질의 본성이 탐구되었고, 열역학법칙, 원자론, 주기율표, 전기와 자성의 연관성이 발견되었다. 식물의 광합성을 통해 동물이 지탱할 수 있는 식량이 만들어진다는 것이 밝혀졌다. 최초의 예방백신 접종은 질병을 극복하고자 하는 의학사에 큰 전기를 마련했다. 알레산드로 볼타는 최초의 전지를 만들었다. 자연세계를 탐구했던 박물학자들은 지구 역사상 인류는 비교적 최근에야 고대 문명을 세웠으며, 그 전에 지구 상에는 공룡을 포함한 많은 생물들이 살다가 죽기를 한동안 반복했다고 주장했다. 생명의 창조와 진화에 대한 새로운 개념을 정초한 다윈의 진화론은 현대 생물학에서 가장 강력한 개념이 되었다.

4장 원자의 시대(1890~1970년)
이 시기에 가장 큰 사건은 원자가 쪼개지면서 상상을 초월한 에너지를 지닌 소립자들이 모습을 드러냈다는 것이다. 그리고 완전히 새로운 두 유형의 과학, 즉 양자이론과 아인슈타인의 상대성 이론이 탄생했다. 아인슈타인의 상대성 이론은 이미 존재했던 시간과 공간에 대한 관념을 근본적으로 뒤집었다. 원자가 가장 작은 입자가 아니라는 것을 접한 과학자들은 ‘양자’ 규칙들을 탐구했으며, 또 다른 곳에서는 원자폭탄 개발을 통해 원자핵 속에 갇혀 있는 엄청난 에너지의 족쇄를 풀었다. 유리 진공관에서의 전기 실험으로 음극선, 전자, X선이 발견됐으며, 일부 원소들이 방사능을 띤다는 사실이 밝혀졌다. 이 발견은 19세기 후반에 물리학에 혁명을 불러왔다. 1928년 페니실린의 발견은 질병을 향한 인류의 투쟁사에 가장 위대한 돌파구 중 하나라 평가되고 있다. 이 시기의 또 하나의 성과는 DNA 구조의 해독이다. DNA란 살아있는 모든 세포 속에 들어있는 분자로, 화학적 부호 속에 생명체에 필요한 모든 명령을 운반한다. 천문학 분야에서는 허블이 우리은하는 팽창하는 거대한 우주 속 수많은 은하 중 하나에 불과하다는 것을 밝혔다. 1969년에는 인류사의 가장 큰 과학적 사건 가운데 하나인 인간의 달착륙이 이뤄졌다.

5장 정보화시대(1970년 이후)
우주에 대한 인간의 이해가 발전을 거듭함에 따라 우주탐사선은 화성에 착륙했으며, 계속 태양계의 더 먼 곳을 향해 항해하고 있다. 미생물학자들은 선충류에서부터 인간에 이르기까지 거의 모든 생물의 유전체(유전자의 전체 집합 혹은 게놈) 지도를 그렸다. 또한 불임 시술 전문가들은 최초의 시험관아기를 만들어냈다. 전자공학과 컴퓨터 기술은 전 세계를 하나로 묶어, 신속한 글로벌 커뮤니케이션이 가능하도록 했다. 이 시대가 정보화시대로 불리는 것은 이 때문이다. 블로깅에서 구글링까지, 다운로딩에서 스패밍까지, 인터넷은 우리가 정보를 주고받고, 작업하고, 노는 방식을 변화시켰으며, 낯설고 새로운 말들과 가상세계를 낳았다. 물리학자들은 우주에서 모든 입자와 힘이 상호작용하는 방식을 설명해줄 궁극의 이론을 발견하기 직전이라고 믿고 있다. 그러나 한편으로 과학기술의 발달과 함께, 인류는 현재 환경오염, 지구온난화, 기후변화 등 자연의 긴박한 경고에 직면해 있다.

[책속으로 추가]

서문

나는 과학에 항상 매력을 느꼈고, 지난 15년 동안에는 과학의 역사에 매료되었다. 그래서 이 책의 편집진으로 참여해달라는 요청을 지체 없이 받아들였다.
여기엔 모든 것이 담겨 있다. 이 멋진 책에는 과학과 그 역사를 한눈에 알아볼 수 있는 시원한 장면들이 곳곳에 펼쳐져 있다. 과학의 원리가 처음 설계되었거나 공정이 기술적으로 가능해졌던 시기에 따라 연대순으로 배열되어 있으며, 고대 바빌로니아, 중국, 그리스의 과학 그리고 4원소의 개념을 출발점으로 삼아 끈이론과 우주망원경에 이르는 길을 쭉 따라가고 있다.
과학이란 대답들의 모음집일 뿐만 아니라 우주의 작동방식에 대한 지속적인 진리의 추구이기도 하다. 그리고 단지 사실들에 대한 것일 뿐만 아니라 그런 사실들을 발견하기 위한 투쟁에 대한 것이기도 하다. 과학사상은 연속해서 다른 과학사상을 불러온다. 진공이 이를 특별히 잘 보여준다. 17세기 중반, 진공을 둘러싼 이론과 발명이 잇따랐다. 증기기관은 18세기의 당연한 결론이었고, 19세기에는 음극관이, 오늘날에는 보다 많은 종류의 진공관 기술이 그 뒤를 잇고 있다. 이 책은 과학의 여명기부터 현재까지 모두 다섯 개의 장으로 나뉘어 있다. 각 장마다 연표가 있어 특정 시기를 관통하는 다양한 흐름을 살펴볼 수 있을 것이다.
하나의 과학사상이 여러 사람에게 동시에 떠오를 수 있다. 그런 이유로, 과학의 역사에서는 미적분학의 발명이나 산소의 발견을 둘러싼 것과 같은 치열한 논쟁이 자주 벌어진다. 이런 모든 사건들이 이 책 속에 포함되어 있다. 피타고라스에서 아리스토텔레스, 아인슈타인, 마리 퀴리에 이르기까지 자신의 꿈을 이루었던 사람들의 사상과 이론이 이 책 속에 함께하고 있다. 19명의 주요 인물에 대한 전기(傳記)가 펼침면으로 다뤄지고 있고, 에라토스테네스에서 리히터에 이르는 100여 명의 위대한 개척자들의 이야기도 함께 다뤄지고 있다. 책의 끝부분에는 54쪽에 걸쳐 참고자료가 실려 있는데, 과거와 현재의 중요한 과학자들의 간단한 전기와 매우 많은 과학적 사실들이 포함되어 있다.
방대한 분량과 엄청난 복잡성 때문에, 이 책은 내 평생 가장 힘든 작업이었다. 작가, 편집자, 디자이너, 화가, 그림 연구자 등으로 이루어진 소수정예부대가 없었다면 이 작업은 불가능했을 것이다. 그들 모두에게 감사하며, 특히 DK출판사의 재닛 모헌과 그녀의 팀에 고마움을 전한다.
- 애덤 하트 데이비스